单组分湿固化聚氨酯建筑密封胶的生产工艺
单组分湿固化聚氨酯密封胶的制备及性能研究
Ｍａｓｔｅｒ
ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｂｙ ｎｅ ＦｅｎｇｏａＣ１，５ａｏ —
Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．Ｙａｂｉｎｇ Ｗｅｉ
Ｐｒｏｆ．Ｚｈｅｎｙａｎｇ Ｌｕｏ
Ｎａｎｊ ｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｊｕｎｅ ２００７
摘
要
本文分为两个部分，第一部分合成了具有不同结构与性能的聚氨酯预聚体。 研究了反应温度、催化剂对不同预聚反应的影响。通过改变多元醇的分子量和异 氰酸酯的种类，合成出了具有不同力学性能的聚氨酯预聚体，研究了硬段含量、 反应物的官能度、聚醚分子量和预聚体力学性能之间的关系，并针对ＭＤＩ类的 预聚体进行了配方优化。初步讨论了潜固化剂、催化剂对预聚体表干时间和发泡 的影响。实验结果表明： ＴＤＩ的反应速率较慢，反应温度为６０＊（２，加入ＤＢＴＬ需要反应２＂＇３ｈ反应 完全；ＭＤＩ．５０及改性ＭＤＩ的活性较高，反应温度为６０。Ｃ，只需要反应ｌ～１．５ｈ 反应完全，且不需要加入任何催化剂；随着硬段含量的增加，ＰＵ的强度和硬度 增大，延伸性下降；而多官能度的加入提高了ＰＵ的交联度，同样也增大ＰＵ的 强度和硬度。 嗯唑烷潜固化剂的加入预聚体湿固化后没有明显的气泡产生，但是预聚体加 入潜固化剂后黏度明显增大，且黄变现象严重；不同异氰酸酯封端的预聚体的表 干时间不同，ＭＤＩ．５０封端的预聚体表干时间较短。ＤＭＤＥＥ对缩短表干时间效 果明显，且不会增大预聚体的黏度。 第二部分将预聚体和填料在真空条件下共混制得聚氨酯密封胶材料。着重讨 论了密封胶的制备工艺、力学性能、固化性能以及贮存性能，考察了不同偶联剂 表面处理对填料亲水性能的影响以及通过填料单因素试验，研究了各因素及其用 量对密封胶各项性能的影响规律。通过ＳＥＭ分析了复合材料中粒子的分散情况 以及不同处理工艺填料在聚合物体系中的分散差异。 实验结果表明： 使用钛酸酯偶联剂可以很好地对填料表面亲水性能进行改性，当钛酸酯偶联 剂质量分数为１．５％左右时，填料表面显示出良好的疏水性；填料的引入对预聚 体有很好的补强作用，随着填料用量的增加，密封胶的硬度提高，而伸长率和拉 伸强度先提高到一定值后，又逐渐降低。重钙和轻钙复配作为填料既可以获得较 好的产品性能，同时又可以降低成本；密封胶表干时间与预聚体ＮＣＯ％之间有
单组分湿固化聚氨酯防水涂料的研制
单组分湿固化聚氨酯防水涂料的研制单组分湿固化聚氨酯防水涂料是一种性能优良的中高档防水材料, 它施工方便、挥发性有机化合物( VOC) 含量低、计量误差小, 既有良好的防水和力学性能, 又有很好的环保性能, 近年来在建筑防水工程领域得到了广泛的应用。
该涂料不含摩卡( MOCA) 和溶剂, 并可经减压蒸馏等工艺脱除游离的甲苯二异氰酸酯 ( TDI), 使其质量分数降到 0 5% 以下, 基本无毒无味, 其中含有 NCO 端基的预聚体与空气中的湿气反应, 交联固化形成坚韧的弹性体无接缝防水膜。
单组分湿固化聚氨酯防水涂料固化过程是通过催化剂在空气中水分作用下, 原高分子链进行自交联而成。
南方地区气候潮湿, 空气湿度大, 比较适合使用此类涂料, 也适用于空气不流通、潮湿环境的防水施工。
王书元, 等研制的单组分聚氨酯无毒保洁涂料已用于生活饮用水及二次供水相关设施, 实际效果较好, 该涂料一定程度上可以防藻红虫。
目前研究大多只考虑涂料某一方面或几方面性能, 且用途仅局限于卫浴间、游泳池及地铁、隧道等工程的防水。
本课题以 TDI和聚醚多元醇等为基本原料, 制备了一种单组分湿固化聚氨酯防水涂料, 较全面地分析了影响涂料性能的各种因素, 得到了最佳的合成工艺, 该涂料综合性能优异, 固化后内部无气泡, 表面无针孔。
1 实验部分1. 1 原料和试剂聚醚多元醇 (N 220、N 330), 工业级, 江苏海安石化厂; 甲苯二异氰酸酯 ( TDI 100), 化学纯, 天津福晨化学试剂厂; 辛酸亚锡, 化学纯, 国药集团化学试剂有限公司; 二氧化钛 ( T Oi2) , 分析纯, 天津科密欧化学试剂有限公司; 硅油消泡剂 ( SD 505Y)、氧化钙 ( CaO), 市购。
1. 2 制备方法将聚醚多元醇及所有助剂在 100 左右真空干燥箱中脱水 4 h以上备用。
将 36 7 g混合聚醚多元醇和质量分数为 0 3% ~1 0% 的辛酸亚锡加入装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝器的四口烧瓶中, 搅拌预热至 50 ; 滴加 16 67 g TDI( 30 m in内滴完 ); 升温至 65~ 70反应 1 5~ 2 5 h, 制得预聚体 ( NCO 质量分数为2 5% ~ 4 4% ); 降温至 40 左右, 于高速搅拌下加入 T iO2、消泡剂等, 分散均匀后出料, 密封保存。
胶粘剂配方工艺整理1
聚氨酯热熔胶黏剂的制备工艺聚己二酸乙二醇酯(相对分子质量2000) 1份MDI 3份l，4一丁二醇2份聚氨酯热熔胶黏剂制备工艺：将聚已。
二酸乙二醇酯和1，4一丁二醇加入釜中，在120℃下真空(1330 Pa)脱水 2 h左右，快速加入已预热100～110~C的MDI中。
在搅拌下升温至160~C左右，维持0.5～1.0 h，待物料变稠，可拉成丝时停止反应，降温出料即得产品。
汽车专用胶黏剂配方汽车专用胶黏剂配方1.玻璃底涂胶配方：硅完偶联剂20丁酮140丙烯酸树脂20催化剂1炭黑202.涂漆钢框底涂漆配方多异氰酸酯(MCM-300)40丙烯酸树脂10炭黑10乙酸乙酯1403.单组分湿固化聚氨酯密封胶：聚氨酯预聚物80催化剂 4炭黑60甲苯6增塑剂30耐水耐热的水基聚氨酯胶黏剂制备工艺烯丙醇一乙烯醇共聚物5份水95份MDI 14份邻苯二甲酸二丁酯2份丁二烯一苯乙烯共聚胶乳(固含量45%) 50份耐水耐热的水基聚氨酯胶黏剂制备工艺：将5份烯丙醇一乙烯醇共聚物在95份水中混合，再与丁二烯一苯乙烯共聚胶乳混合，然后与MDI、邻苯二甲酸二丁酯混合制得耐水、耐热的水基胶。
木材用粘合剂配方实例参茨淀粉320克水500克双氧水(3%)10毫升碳酸氢钠0.65克氢氧化钠(10%)，140克木材用粘合剂制备方法：按上剂量将其混合物在16～18℃下，搅拌溶解8小时，即为成品。
木材用粘合剂性能及用途：适用于纸张、纸品、糊壁纸、纸伞、卷烟、缝纫裁剪、工艺美术、书籍装订、制袋制盒、邮票上胶、印刷制板、手杖木工以及制胶合板、铸造成型、纤维加工、上浆剂等。
可单独使用也可和其它树脂并用。
可用手工涂布，也可用机械施工。
但在高速机械上不适宜用高粘度的粘合剂。
应调节粘度，使之有适当的流动性和干燥速度。
淀粉粘合剂pH值对糊剂的稳定性和粘合强度有很大影响，应注意调节至中性强力干粉纸箱粘合剂的工艺流程1：强力干粉纸箱粘合剂生产配方(重量/市斤)淀粉：92～110碳酸氢钠：3～5石膏：12～14高锰酸钾：8～10亚硫酸钠：9～13硼沙：9～13氯化镁：3～5氯化钠：10～15消泡剂：微量水：850～10002：强力干粉纸箱粘合剂工艺流程原料→计量→搅拌均匀→定量包装→干粉成品→加水配制→液体成品使用时用1比 4.2—5的水量分两次兑入干粉中。
单组分聚氨酯建筑密封胶(伸缩缝)施工工艺
单组分聚氨酯建筑密封胶(伸缩缝)施工工艺1 产品特性1）高弹性，内聚力强，不开裂；2）单组分，湿固化，触变性极好，立面涂覆不流淌，施工简单；3）无溶剂，固化后无毒无味，绿色环保；4）耐水，耐油，耐酸碱，不霉变；5）耐刺穿，耐老化，耐候，耐疲劳；6）与多种基材有良好的粘接性；7）对基材无腐蚀，表面可涂漆与打磨。
2 主要用途本品专用于石材填缝、房屋建筑、道路广场、机场跑道、桥梁隧道、给排水管道的接缝与伸缩缝的防水密封。
3 施工工具与前处理3.1施工工具：胶枪，小刀和刮刀各一把，毛刷，铲刀。
3.2环境：密封胶施工温度5~35℃、湿度35%~85%。
3.3基层表面要求：基层表面必须坚硬、干燥、洁净，如：无灰尘、疏松物、油脂、沥青、焦油、油漆、蜡质、铁锈、不透水渍、固化剂、隔离剂及薄膜等。
通过铲除、切割、打磨、清扫、吹风等方式处理。
4 施胶与养护4.1施工缝的清理：见前面3.3。
4.2密封胶应在涂刷后的底胶完全干燥后施工（3h以后）。
1）6mm以下的伸缩缝必须使用底胶，否则容易造成粘接面脱落。
2）6mm以上建议使用底涂以延长使用年限。
4.3防护胶带的粘贴：为了防止密封胶污染非施工部位，施胶前施胶部位的两侧贴上防护胶带并在密封胶表干前揭下保护胶带。
4.4施胶：用刀片把胶嘴横向切开，胶嘴大小形状视用胶情况而定，以便胶嘴尽量接触被粘基面。
将密封胶均匀连续地从注胶枪嘴挤出，枪嘴应均匀缓慢地移动，确保被粘基面充分接触密封胶，防止枪嘴移动过快而产生气泡或空穴。
4.5粘接与修饰：在胶表干前对被粘基材进行粘接，粘接完成后应立即进行修饰，通常的方法是用刮刀将接口外多出的胶刮入接口内或铲除，使胶与待粘表面充分接触，并将接口表面修成平面或中间微下凹的弧面。
4.6去除保护胶带：在进行完修饰操作后即刻撕下临时保护胶带。
4.7养护固化后达到最佳粘接强度时间，夏季为3~5天，冬季为5~7天。
5 施工质量检验5.1外观检验：逐段检查各个施胶部位，密封胶应充满设计尺寸部位，没有气泡与空隙，否则在气泡或空隙处切开，及时在切开的新鲜胶面上补充密封胶及修整。
单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂
国际贸易政策
国际贸易政策如关税、非关税壁垒等直接影响到单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂的进出口贸易，对行业国 际竞争力产生影响。
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单组分湿气固化聚 氨酯胶粘剂
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目录
• 产品概述 • 原料与配方 • 生产工艺与设备 • 性能评价与测试方法 • 应用实例与案例分析 • 市场前景与发展趋势
01
产品概述
定义与特点
定义
单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂是一种 在潮湿环境下通过与空气中的水分反 应而固化的胶粘剂。
特点
具有优异的耐候性、耐水性、耐化学 腐蚀性和耐磨性，同时固化后胶层弹 性好、粘结强度高。
航空航天领域
在航空航天领域，该胶粘剂可用于飞机和航天器的结构粘接和密封，具有轻质、高强度和 耐高低温等特性，满足航空航天器对材料性能的严格要求。
医疗器械制造
在医疗器械制造中，单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂可用于手术器械、医疗设备等部件的粘 接和密封，具有无毒、生物相容性好等特点，确保医疗器械的安全性和有效性。
生产过程中的质量控制点
搅拌时间与速度控制
配料精度控制
精确控制各原料的配比，确保产 品性能稳定。
根据产品特性和工艺要求，合理 设置搅拌时间和速度，确保物料 充分混合均匀。
真空度与脱气时间控制
严格控制真空度和脱气时间，确 保产品中的水分和气泡被充分去 除。
原料质量控制
对进厂的原料进行严格的质量检 验，确保符合生产要求。
发展历程及现状
发展历程
自20世纪60年代问世以来，单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂经 历了不断的发展和创新，从最初的低性能产品到现在的高性 能、多功能产品。
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理湿固化型聚氨酯胶1.湿固化机理：湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。
因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。
2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。
该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)：(1)聚氨酯浇注型橡胶的基料；(2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料；(3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料；(4)聚氨酯密封胶粘剂的粘料。
该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。
3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份MDI 26份TDI(80/20) 8.7份1，4-丁二醇 4.1份将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。
该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。
具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。
胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。
配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份MDI315份氢化萜烯酚醛树脂180份按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。
按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。
单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂
质量控制：检 测预聚体的粘 度、官能度等 指标，确保产
品质量
填料的作用：提高胶粘剂的机械性 能和耐久性
添加顺序：先加入填料，再加入增 塑剂
添加标题
添加标题
添加标题
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增塑剂的作用：降低胶粘剂的粘度， 改善其柔韧性和加工性能
混合方式：采用高速搅拌或双螺杆 挤出机进行混合
催化剂类型：常用的有叔胺、季铵盐、咪唑等 催化剂作用：加速聚氨酯预聚体的反应速度 催化剂添加量：根据需要选择合适的添加量，过多过少都会影响固化效果 催化剂选择原则：根据聚氨酯预聚体的类型和固化条件选择合适的催化剂
湿气浓度：湿 气浓度越高， 固化速度越快
温度：温度越 高，固化速度
越快
湿度：湿度越 高，固化速度
越快
催化剂：催化 剂的种类和浓 度对固化速度 和固化程度有
显著影响
优点：单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂具有优良的粘附性、耐候性和绝缘性，广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。 缺点：单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂的固化速度较慢，需要较长时间才能达到完全固化，同时其耐高温性能也较差。
电子电器：用于密封、绝缘、 导热等，提高产品性能与安全
性
新能源：用于太阳能电池板、 风力发电设备的粘接与密封，
促进清洁能源的发展
PART FIVE
合成方法：采 用预聚体法， 将多元醇和多 异氰酸酯反应
生成预聚体
制备过程：在 反应釜中进行， 控制温度和压 力，加入催化
剂和扩链剂
影响因素：原 料纯度、温度、 压力、催化剂 种类和用量等
湿气固化的原理是利用聚氨酯分子 中的活性基团与湿气中的水分反应， 形成网状结构。
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聚氨酯密封胶生产工艺
聚氨酯密封胶生产工艺聚氨酯密封胶是一种常用的密封材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点，广泛应用于建筑、汽车、航空等领域。
下面是聚氨酯密封胶的生产工艺。
首先，制备原料。
聚氨酯密封胶的主要原料有异氰酸酯、聚醚、丁二醇等。
异氰酸酯和聚醚是聚氨酯密封胶的主要成分，丁二醇用于调节胶体性。
这些原料需要经过准确的配比，以保证最终产品的性能。
其次，混合和反应。
将制备好的原料倒入搅拌桶中，通过搅拌设备将其混合。
搅拌的时间和速度需要根据具体配方进行调整，以充分混合原料。
混合完成后，将混合物放入反应釜中进行反应。
反应温度一般在80-100摄氏度之间，反应时间根据具体配方和反应条件进行调整。
接下来，制备胶体。
在反应完成后，将胶体从反应釜中取出，经过过滤和除气处理，以去除其中的杂质和气泡。
过滤和除气的方法可以根据具体情况进行选择，常见的方法有真空除气和过滤器过滤。
经过这些处理后，制得的胶体质地均匀，无颗粒和气泡。
然后，调节胶体性。
将制备好的胶体注入调胶机中，通过调节温度、压力和速度等参数，改变胶体的流动性和粘度，以适应不同尺寸和形状的密封需求。
调节后的胶体均匀细腻，便于使用和施工。
最后，包装和贮存。
将调节好的胶体倒入密封胶管中，并封好口，经过灭菌处理。
包装过程需要保持卫生和无尘环境，以避免污染和变质。
包装好的密封胶需要进行质量检验，包括外观、粘度、流变学性能等指标。
合格的产品经过标签和包装后，存放在干燥、阴凉、通风的仓库中，以防止产品受潮、变形和变质。
聚氨酯密封胶的生产工艺需要严格控制各个环节和参数，以保证产品的质量和性能。
在生产过程中，要加强对原料的检验和质量控制，确保原料的纯度和稳定性。
同时，要加强设备维护和清洁，保持生产环境的卫生和无尘。
只有通过科学的生产工艺和严格的质量控制，才能生产出优质的聚氨酯密封胶产品。
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单组分湿固化聚氨酯建筑密封胶的生产工艺杨建恩(山东化工厂,济南市250033) 摘要 简介了生产单组分湿固化PU 密封胶的工艺流程,探讨了配方工艺调整与PU 密封胶性能指标的关系,提出了工业化生产中可能出现的问题的解决方法,分析了该产品在中国的市场发展前景。
关键词 密封胶 聚氨酯 生产工艺 单组分 湿气固化 收稿日期:2002-01-25作者简介:杨建恩男,1952年生。
1982年毕业于南京大学。
现为山东化工厂聚氨酯研究中心主任,研究员级高级工程师,长期从事军、民品胶粘剂和密封剂的开发研制。
1 概述 随着现代建筑技术的发展,许多新型建材获得了广泛的应用。
在建筑密封胶领域用量最多的是聚硫密封胶、丁基密封胶、丙烯酸密封胶、硅酮密封胶和聚氨酯密封胶等。
由于聚氨酯材料综合性能优良,对几乎所有建筑材料粘接强度高、耐油、耐低温、耐老化性好,伸长率高,耐疲劳性好,耐稀酸、稀碱和霉菌,使用方便,价格适宜,因此近年来的应用发展十分迅速。
聚氨酯建筑密封胶具体应用有:混凝土预制件等的连接及施工缝的填充密封,门窗的木框四周和墙体混凝土之间的密封嵌缝,轻质结构(如幕墙)的粘贴嵌缝,阳台、游泳池、浴室等设施的防水嵌缝,空调及其他体系连接处的密封,隔热双层玻璃、隔热窗框的密封等。
聚氨酯建筑密封胶也广泛应用于高速公路、桥梁、机场跑道等有伸缩性的接缝嵌缝密封,及混凝土、陶瓷、PVC 等材质下水管道、地下煤气管道、电线电路管道等有接头处的连接密封,地铁、隧道及其他地下隧道连接处的密封等。
聚氨酯建筑密封胶有双组分反应固化型和单组分湿气固化型2种。
聚氨酯建筑密封胶最大优点是使用方便,但也有贮存期较短,对生产用原材料、生产设备和环境、包装条件要求高等缺点。
本文重点讨论单组分湿气固化型聚氨酯建筑密封胶(以下简称单组分密封胶)工业生产中的一些问题。
2 主要生产设备及工艺流程2.1 原材料预处理设备单组分密封胶使用的原料要求水分含量越低越好。
如果水含量达不到指标,必须进行真空干燥脱水或采用分子筛、特殊吸水剂脱水;粉状物料的水分含量如超标,也需用带加热搅拌的真空干燥釜、专用烘箱或专用烘干机、过滤设备等进行处理。
2.2 预聚物生产设备预聚物是单组分密封胶的关键成分,生产设备为带有搅拌和加热冷却系统的搪瓷或不锈钢密封反应釜,转速约30～60r ・min -1。
2.3 制胶设备单组分密封胶的粘度很大,因此对制胶设备的基本要求是:(1)电机功率足够大;(2)搅拌无死角;(3)釜内快速形成真空,无泄漏;(4)解除真空用干燥的氮气;(5)具有快速加热冷却系统和测温系统;(6)釜盖快速升降,加料方便。
因此可选用专用行星式混合釜或卧式双桨捏合设备。
2.4 包装设备和生产环境要求单组分密封胶的湿气固化特点,要求减少包装过程中密封胶与空气接触的时间,需要专用的全自动装管(铝管,塑料管)设备或软包装(铝塑复合膜)设备,此类设备需要从国外进口。
生产或包装单组分密封胶的工房应温度适宜,相对湿度65%以下。
2.5 生产流程A 一步法物料干燥→预聚物合成→加入助剂→分装→成品B 分步法预聚物合成物料干燥→真空混合→分装→成品加入助剂3 基本配方・4・单组分湿固化聚氨酯建筑密封胶的生产工艺 ZHANJ IE 2002,23(3)3.1 预聚物预聚物是聚氨酯密封胶的骨架,由聚醚或聚酯多元醇与多异氰酸酯聚合而成,它是影响聚氨酯密封胶性能指标的关键材料。
聚醚多元醇一般选用二官能度相对分子质量2000～8000的聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇制成的预聚物,配制的聚氨酯密封胶较耐水解,模量低,但粘接性稍差;聚酯多元醇制成的聚氨酯密封胶硬度较高,粘接性较好,但耐水解性略差;使用部分端羟基聚丁二烯制备的聚氨酯密封胶弹性恢复率很高,低温柔韧性更优异;使用部分聚四氢呋喃聚醚制备的预聚物力学性能更好,但价格也较贵。
有资料介绍用低不饱和度的聚醚多元醇(不饱和度≤0.02%)合成的预聚物力学性能高于普通聚醚合成的预聚物,这种聚醚国内已有少量生产,但价格比普通聚醚略贵。
多异氰酸酯最常选用的是TDI、MDI、PAPI或液化MDI,耐黄变性要求高者可选用IPDI、HMPI。
用MDI制备的预聚物硬度和强度较高,用TDI制得的预聚物弹性较差,用IPDI制备的预聚物韧性较强,特别是耐撕裂强度较高,但表干时间和固化速度较慢。
可同时使用几种预聚物配制以满足不同性能聚氨酯建筑密封胶的要求。
3.2 填料填料在单组分密封胶中的主要作用是:(1)降低生产成本;(2)提高聚氨酯密封胶的耐老化、电性能、硬度、或其他物理性能;(3)改善使用工艺性能,如提供良好的挤出性和触变性等。
适用填料包括:无机填料如滑石粉、碳酸钙、钛白粉、白炭黑、炭黑、高岭土、膨润土、硅藻土等;有机填料有PVC树脂、沥青、焦油等。
有些增粘树脂如古马隆、萜烯酚醛树脂等也可以说是有机填料。
填料的细度在320～1250目之间为宜。
过粗,影响产品的外观和强度指标;粒子过细,分散较困难,生产过程中易产生粉尘污染。
填料的p H值以接近中性为佳。
3.3 增塑剂增塑剂在聚氨酯建筑密封胶中占的比例也较大,其主要作用是降低胶的粘度,改善挤出性,调节密封胶的硬度、伸长率等指标,但对密封胶的强度有影响。
增塑剂应符合:(1)能与—NCO基团反应的含活泼氢的物质含量要足够低;(2)与密封胶其他组分的相容性要好;(3)低分子挥发物和酸值不能太高。
常用的增塑剂为DOP、DIDP、己二酸二辛酯、石油酯及具有阻燃性的增塑剂如磷酸三甲酚酯、氯化石蜡等。
单组分密封胶制备中有时也加入少量的甲苯、二甲苯等溶剂,以进一步调节粘度和改善挤出性,一般不超过总量的5%。
3.4 颜料和其他助剂为了满足不同颜色的施工要求,聚氨酯密封胶中有时也要选用多种颜料。
除此以外还要根据需要加入偶联剂、防霉剂、阻燃剂、抗紫外线剂等助剂,本文不再详述。
4 配方调整原理4.1 表干时间、固化速度的调整如果需要缩短单组分密封胶的表干时间、提高固化速度,可以采取下述方法:(1)改变预聚物合成中NCO/OH的投料比,适当提高预聚物的NCO含量;(2)使用复合催化剂或适当增加催化剂的用量。
4.2 模量的调整除高强度聚氨酯建筑密封胶外,一般说来,对大多数聚氨酯建筑密封胶模量的要求都不太高。
除对被粘接表面的粘接力要足够大外,断裂伸长率一般要大于400%,模量要适宜。
影响单组分密封胶模量指标的因素主要有多元醇的结构、分子质量、纯度,预聚物的用量、预聚物的—NCO含量,增塑剂的种类、用量,填料的种类、用量等,对这些因素适当调整就可生产出不同模量的密封胶。
4.3 施工性平衡施工性主要指密封胶的挤出性和触变性。
密封胶在实际使用中,大都要求在立面施工不流淌,这就需要加入如白炭黑、有机膨润土、纤维状滑石粉、表面处理的碳酸钙以及炭黑等,使密封胶具有触变性。
但触变剂加入不可太多,否则会造成施工困难和性能下降。
5 单组分聚氨酯工业生产中的几个难点5.1 聚合过程中的凝胶在聚合反应过程中反应温度突然自动升高,短短几分钟内预聚物变稠,甚至整体变成弹性橡胶状,整釜预聚物报废。
导致凝胶事故的可能原因包括: (1)原材料(主要指多元醇或溶剂)质量不合格,特别是水分含量超标;(2)加料错误,特别是三官能度多元醇为主时,—NCO/—OH量比过低;(3)反应温度过高或测温装置失效;(4)催化剂的量过多或分散不均匀导致局部反应剧烈;(5)原材料不同批・5・ 研究报告及专论 粘 接 2002,23(3) 次反应活性差别大;(6)投料前反应釜不清洁干燥,反应液面未用干燥的氮气保护等。
只要在生产中注意上述几点,就可避免凝胶。
5.2 产品外观不佳有的密封胶显得粗糙,颗粒多。
外观不佳的可能原因及解决办法是:(1)填料的细度不够。
可用超细粉碎机、三辊研磨机、砂磨机或球磨机进行预处理;(2)反应釜混合效果差,应使用有刮底刀和刮壁刀的行星式搅拌混合釜,翼式、框式或蝶式搅拌,保证反应釜内无搅拌死角,并且要有适当的转速和足够的搅拌时间;(3)真空度不够。
粉状填料大都以“分子聚集团”的形式存在,聚集团表面吸附了大量的空气,只有使用能保持高真空的设备,尽量脱除这些填料表面吸附的空气,使粉料与液态的物料充分湿润,才能使生产的密封胶产品外观细腻光亮;(4)配方中某些物料之间的混溶性差,生产出的密封胶出现“鸡皮“现象,可使用混溶性好的物料或用某种偶联剂处理。
(5)控制反应釜内物料的温度,反应釜应有加热/冷却系统。
5.3 贮存不稳定目前市售单组分聚氨酯密封胶的贮存期一般为9个月,至少应为6个月。
这是个难度较大的技术指标。
因为顾名思义,水汽能使该胶固化,所以在生产中必须注意以下环节:(1)增塑剂、溶剂或其他液态物料应达到“氨酯级”,所谓“氨酯级”是以异氰酸酯当量为主要指标,即消耗1ml 的—NCO 基需溶剂或增塑剂的克数,该值必须大于2500,否则必须经过预处理合格后才能使用;(2)固体物料应烘干处理,使水分含量越低越好。
干燥好的物料应尽快使用,最好随烘随用,避免物料再次吸潮;(3)预聚物最好随生产随用,预聚物长期贮存过程中—NCO含量会降低,并变粘稠,导致贮存期变短;(4)制胶设备应有干燥的氮气保护,加料要迅速,打开釜盖刮胶的次数不宜过多,尽量减少预聚物、密封胶接触空气的时间;(5)生产工房应有调温调湿系统。
无论是制胶还是分装工房的温度、湿度都应基本恒定。
(6)单组分密封胶的包装不宜用塑料管或复合纸管,应使用铝管包装、铝塑复合膜软包装或不同规格的金属桶内衬薄膜充氮气包装,必要时在封盖内放入干燥剂。
6 市场前景及发展方向近年来,随着建筑材料的更新换代,设计和施工技术的进步,建筑质量标准的提高,对建筑密封胶的质量要求越来越高,市场需求量也大幅度增加。
据资料介绍,目前建筑密封胶在美国的年产量已达40万t ,我国也已达6万t 左右。
单组分湿固化聚氨酯建筑密封胶的综合性能会不断提高,品种会不断增加以满足新用途的要求。
如丙烯酸改性或硅酮改性聚氨酯建筑密封胶等,随着生产技术的完善也会逐渐进入市场,市场前景日益广阔。
参考文献1 李绍雄,刘益军.聚氨酯胶粘剂.北京:化学工业出版社,19982 李绍雄,朱吕民.聚氨酯树脂.江苏科学技术出版社,19893 曹惟诚,龚云表.胶接技术手册.上海科学出版社,19884 魏克超.聚氨酯建筑密封剂的发展.中国聚氨酯工业协会第十次年会论文集5 邓超.聚氨酯在建筑工程中的应用与发展概况.全国聚氨酯行业第六次年会论文集6 叶青萱.新一代密封剂一端硅烷聚氨酯密封剂.中国聚氨酯工业协会第九次年会论文集Industrial production of one -component moisture curable PU construction sealantYang Jian ′en(Shandong Chemical Factory ,Jinan 250033)Abstract Shandong chemical factory has industrially produced the one 2component moisture curable PU sealant over 7years.This paper simply introduced the process of the one 2component moisture curable PU sealant ,discussed the relation between formula adjustment and allied properties of the sealant ,gave some solu 2tions for the problems in industrial production ,and preliminarily analysed the future prospect of the produet mar 2ket in China.K eyw ords PU sealant Industrial production One 2component Moisture curable(编辑 李健民)・6・单组分湿固化聚氨酯建筑密封胶的生产工艺 ZHANJ IE 2002,23(3)。